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路堤软基沉降预测方法研究

专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 路堤软基 侧向变形 BIOT固结 本构模型 沉降预测
分类号: U406.12
形 态: 共 94 页 约 61,570 个字 约 2.945 M内容
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内容摘要


80年代以来,我国的公路建设进入快速发展时期,在沿海软土地区修建了很多高等级公路。

与此同时,在公路施工和营运期间对路基沉降的预估也遇到了很大的困难。

有些公路在建成不久就因路基下沉过大而导致路面开裂或桥头错开,甚至经过几次返修也未能彻底整治病害,在人力和物力上造成很大的浪费。

所以,有必要对路堤软基沉降计算方法作进一步的研究,以便准确地预估沉降随时间的变化过程,这对公路建设中有重大指导意义。

自从太沙基1923年的有效应力原理及其固结理论问世以来,地基沉降计算理论的研究已取得了长足进展,关于地基沉降问题已形成多种计算方法,大致可分为三类:

一类是基于弹性理论结合太沙基固结理论的解析方法或称理论公式法;第二类是Biot固结理论结合多种本构模型的数值分析法;第三类是基于实测沉降时间过程的各种经验推算法。

这几种方法互为补充,已成为地基沉降计算的主要手段。

然而经典的理论公式方法中荷载作用下地基中附加应力场是根据半无限空间各向同性弹性体理论计算的,土体压缩性是根据一维压缩试验确定的,并采用分层总和法来计算地基的沉降量。

未能考虑土体非线性,以及土体侧向变形对沉降的影响,在不同地质条件、加载条件下沉降修正系数的选用也有一定难度;用数值分析方法时,对土体各种本构模型的识别以及模型参数的确定方面还存在着不同程度的困难,而且在有限元分析中一些问题的处理,有限元程序中若干工程措施的处理,需要进一步的研究完善。

本文第二部分是在分析了土体受压后的变形特性,并在对其变形性质认识的基础上,建立了矩形面积均布竖向荷载下考虑侧向变形的地基沉降改进计算公式。

通过实例试算,可知按照本文建立的计算方法在理论上可行,根据此方法计算得到的值比较接近实测值在实际工程中具有一定的参考价值。

文章第三部分对土体的本构模型的具体选取,模型参数的确定以及数值分析中一些理论问题的处理和工程措施的实现作了进一步的研究。

第四部分主要是将BIOT固结有限元方法与常规计算方法作比较,通过分析等出前者更为真实地反映侧向变形对沉降的影响、更为合理地计算各个时刻的沉降量、便于考虑施工分级加载对沉降的影响等结论。

最后部分采取Asaoka法,指数曲线法,双曲线模型,对数曲线法对工程实例进行了预测,并与工程实测值及前面公式结果作了比较分析……

全文目录


第一章 绪论
1.1 引言
1.2 软土的基本工程特性与软土地区公路路基的特点
1.3 软基础沉降常规计算方法的综述
1.4 固结理论的发展
1.5 地基沉降预测方法研究
1.6 本文的主要工作
第二章 考虑侧向变形的地基沉降计算方法
2.1 引言
2.2 黄文熙三维压缩法
2.3 Lambe应力路径法
2.4 司开普顿—比伦半经验法
2.5 考虑侧向变形的地基沉降计算
2.5.1 矩形面积均布坚直荷载作用下的附加应力计算
2.5.2 孔隙压力△u求解
2.5.3 孔隙压力系数的确定
2.5.4 沉降计算公式的建立
2.5.5 计算结果分析
第三章 路堤软基沉降的BIOT固结有限元分析
3.1 引言
3.2 BIOT固结有限元方程
3.3 路堤软土地基的本构模型
3.3.1 引言
3.3.2 非线性弹性模型
3.3.3 弹塑性模型
3.3.4 粘-弹-塑模型
3.3.5 粘-弹-塑性损伤模型
3.3.6 大变形固结模型
3.3.7 小结
3.4 接触面单元的本构模型
3.5 桩体的本构模型
3.6 不同类型单元的刚度矩阵
3.6.1 土体单元
3.6.2 接触面单元
3.6.3 加筋体单元
3.6.4 桩体单元
3.7 有限元非线性分析方法
3.7.1 迭代法
3.7.2 增量法
3.8 有限元程序中一些问题的处理
3.9 有限元程序中若干工程措施的处理
第四章 BIOT固结有限元法对常规方法的改进
4.1 更为真实地反映侧向变形对沉降的影响
4.2 更为合理地计算各个时刻的沉降
4.3 便于考虑施工分级加载对沉降的影响
4.4 小结
第五章 地基沉降预测方法
5.1 引言
5.2 预测模型及其解法
5.2.1 Asaoka法
5.2.2 指数曲线法
5.2.3 双曲线模型
5.2.4 对数曲线法
5.3 计算实例
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献

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中图分类: > U406.12 > 交通运输 > 公路运输

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